(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍵の長さｋをもつ暗号化鍵Ｋを使用した、メッセージＭを暗号化する方法であって、前記メッセージＭは、パケットのペイロードであって、ビットストリームのデータを含み、
当該方法は、暗号化装置に、
前記メッセージＭの長さが前記鍵の長さｋよりも長いか、前記鍵の長さｋに等しいか、又は前記鍵の長さｋよりも短いかを判定するステップと、
前記メッセージＭの長さが前記鍵の長さｋよりも長い場合、前記メッセージＭのうちのちょうどｋビットを暗号化するステップと、
前記メッセージＭの長さが前記鍵の長さｋに等しい場合、前記メッセージＭのｋビットを暗号化するステップと、
前記メッセージＭの長さが前記鍵の長さｋよりも短い場合、
−少なくともｋビット長の長くされたメッセージを取得するために前記メッセージＭと少なくとも１つの更なるメッセージとを連結するステップであって、前記少なくとも１つの更なるメッセージが前記ビットストリームのデータを含みかつ更なるパケットのペイロードである、前記ステップと、
−前記長くされたメッセージのうちのちょうどｋビットを暗号化するステップと、
を実行させる、前記方法。
【請求項２】
前記メッセージＭはＪＰＥＧ２０００規格で符号化される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記暗号化された長くされたメッセージがそれぞれの暗号化されたメッセージに分離される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
鍵の長さｋをもつ暗号化鍵Ｋを使用して、メッセージＭを暗号化する装置であって、前記メッセージＭは、パケットのペイロードであって、ビットストリームのデータを含み、
当該装置はプロセッサを備え、前記プロセッサが、
前記メッセージＭの長さが前記鍵の長さｋよりも長いか、前記鍵の長さｋに等しいか、又は前記鍵の長さｋよりも短いかを判定し、
前記メッセージＭの長さが前記鍵の長さｋよりも長い場合、前記メッセージＭのうちのちょうどｋビットを暗号化し、
前記メッセージＭの長さが前記鍵の長さｋに等しい場合、前記メッセージＭのｋビットを暗号化し、
前記メッセージＭの長さが前記鍵の長さｋよりも短い場合、
−少なくともｋビット長の長くされたメッセージを取得するために前記メッセージＭと少なくとも１つの更なるメッセージとを連結し、前記少なくとも１つの更なるメッセージが前記ビットストリームのデータを含みかつ更なるパケットのペイロードであり、
−前記長くされたメッセージのうちのちょうどｋビットを暗号化する、
前記装置。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記暗号化された長くされたメッセージをそれぞれの暗号化されたメッセージに分離するようにさらに構成されてなる、請求項４記載の装置。
【請求項６】
鍵の長さｋをもつ復号鍵Ｋを使用して、暗号化されたメッセージ［Ｍ］を復号する方法であって、前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］は、パケットのペイロードであり、ビットストリームの暗号化されたデータを含み、
当該方法は、復号装置に、
前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］の長さが前記鍵の長さｋよりも長いか、前記鍵の長さｋに等しいか、又は前記鍵の長さｋよりも短いかを判定するステップと、
前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］の長さが前記鍵の長さｋよりも長い場合、前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］のうちのちょうどｋビットを復号するステップと、
前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］の長さが前記鍵の長さｋに等しい場合、前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］のｋビットを復号するステップと、
前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］の長さが前記鍵の長さｋよりも短い場合、
−少なくともｋビット長の長くされたメッセージを取得するために前記暗号化されたメッセージＭと少なくとも１つの更なる暗号化されたメッセージとを連結するステップであって、前記少なくとも１つの更なる暗号化されたメッセージが前記ビットストリームの暗号化されたデータを含みかつ更なるパケットのペイロードである、前記ステップと、
−前記長くされたメッセージのうちのちょうどｋビットを復号するステップと、
を実行させる、前記方法。
【請求項７】
前記暗号化されたメッセージＭはＪＰＥＧ２０００規格で符号化されたデータを含む、
請求項６記載の方法。
【請求項８】
鍵の長さｋをもつ復号鍵Ｋを使用して、暗号化されたメッセージ［Ｍ］を復号する装置であって、前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］は、パケットのペイロードであり、ビットストリームの暗号化されたデータを含み、
当該装置は、
前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］の長さが前記鍵の長さｋよりも長いか、前記鍵の長さｋに等しいか、又は前記鍵の長さｋよりも短いかを判定し、
前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］の長さが前記鍵の長さｋよりも長い場合、前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］のうちのちょうどｋビットを復号し、
前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］の長さが前記鍵の長さｋに等しい場合、前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］のｋビットを復号し、
前記暗号化されたメッセージ［Ｍ］の長さが前記鍵の長さｋよりも短い場合、
−少なくともｋビット長の長くされたメッセージを取得するために前記暗号化されたメッセージＭと少なくとも１つの更なる暗号化されたメッセージとを連結し、前記少なくとも１つの更なる暗号化されたメッセージが前記ビットストリームの暗号化されたデータを含みかつ更なるパケットのペイロードであり、
−前記長くされたメッセージのうちのちょうどｋビットを復号する、
手段を備える、前記装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データの暗号化に関し、より詳細には、パケット化されたビットストリームで編成される画像データの暗号化に関する。
【背景技術】
【０００２】
このセクションは、以下に記載及び／又は特許請求される本発明の様々な態様に関連する当該技術分野の様々な態様に読者を導入することが意図される。ここでの説明は、本発明の様々な態様の良好な理解を容易にするため、読者に背景技術を提供することに役立つものと考えられる。従って、これらの説明は、この観点で読まれるべきであり、従来技術の認定として読まれるべきではないことを理解されたい。
【０００３】
例として、以下の説明は、たとえばJPEG2000符号化により取得されたパケット化されたデータストリームのプロテクションに向けられる。しかし、当業者であれば、必要な特性を有するパケットでデータが転送される類似の分野においても本発明のデータプロテクションが使用される場合があることを理解されるであろう。
【０００４】
特に、条件付きアクセスによるテレビジョンシステムにおいて、暗号化によりビデオデータをプロテクトすることが長く知られている。図１は、コンテンツのアクセス制御の従来技術のアプローチを例示するものである。ビデオ信号CNTは、標準的な圧縮エンコーダを使用してはじめに符号化され（１１０）、次いで、結果として得られるビットストリームCNT’は、（DES，AES又はIDEAのような）対称暗号化規格を使用して暗号化される（１２０）。次いで、暗号化されたビットストリーム［CNT’］は、受信機により受信され、この受信機は、暗号化されたビットストリーム［CNT’］を復号して（１３０）、符号化されたビットストリームCNT’を取得し、この符号化されたビットストリームは、ビデオ信号CNT、すなわち少なくとも理論的には最初のビデオ信号と同一であるビデオ信号を取得するために復号化される（１４０）。完全階層型と呼ばれるこのアプローチでは、圧縮及び暗号化は、完全に独立なプロセスである。メディアビットストリームは、プレインテキストにおける全てのシンボル又はビットが等しい重要度、すなわちシンボルが一様に分散されるという想定で、古典的なプレインテキストデータとして処理される。
【０００５】
このスキームは、コンテンツの送信が制約を受けていないときに関連するものであるが、（メモリ、処理又は計算機能のような）リソースが制限さえる状況においては不十分であるように見える。これを表現する別の方法は、たとえば暗号化されたデータを処理するプロセッサのキャパシティを高めることが望まれることである。
【０００６】
さらに、非常の多くの研究は、高い伝送レート及び制限された許容帯域幅といった画像及びビデオコンテンツの具体的な特性を示しており、この特性は、画像及びビデオコンテンツの標準的な暗号化技術の不適切さを証明する。これは、結果として得られる部分的に暗号化されたビットストリームが暗号化されたサブセットの復号なしに役に立たないという見込みで、あるビットストリームのサブセットに暗号化を適用することで、「選択的な暗号化“selective  encryption”」、「部分的な暗号化“partial  encryption”」、「軟暗号化“soft  encryption”、「知覚による暗号化“perception  encryption”」と呼ばれるコンテンツを保護する新たなスキームを研究するように、研究者を導く。一般的なアプローチは、コンテンツを２つの部分の分離することであり、第一の部分は、（たとえば直流DC、離散コサイン変換DCTの分解における係数、又は離散ウェーブレット変換DWTの分解における低周波レイヤといった）信号の基本部分であり、原信号の理解しやすいが低品質のバージョンの再構成を可能にし、第二の部分は、（たとえば交流電流AC、画像のDCT分解における係数、又はDWTにおける高周波レイヤといった）「エンハンスメント」部分と呼ばれ、画像の良好な詳細の回復及び原信号の高品質のバージョンの再構成を可能にする。このスキームによれば、基本部分のみが暗号化される一方で、エンハンスメント部分は、暗号化されずに送出されるか、幾つかの場合には、軽い重みによるスクランブリングが施されて送出される。狙いは、コンテンツを保護することであり、バイナリストリームそれ自身を保護することではない。
【０００７】
図２は、従来技術に係る選択的な暗号化を例示する。暗号化及び復号化は、図１におけるように実行される。選択的な暗号化では、符号化されたビットストリームCNT’は、選択的な暗号化パラメータ２４０に依存して暗号化される（２２０）。これらのパラメータは、上述されたように、DC係数又は低周波レイヤのみが暗号化される一方で、符号化されたビットストリームCNT’の残りの係数が暗号化されないままにされるべきことを説明する。次いで、部分的に暗号化されたビットストリーム［CNT’］は、選択的な暗号化パラメータ２４０に依存して（部分的に）復号される（２３０）。
【０００８】
例示的な選択的な暗号化手法は、T.Kunkelmann  and  R.Reinemaによる“A  Scalable  Security  Architecture  for  Multimedia  Communication  Standards”Multimedia  Computing  and  Systems  ’97.  Proceedings  IEEE  International  Conference  on  Ottawa,  Ont.,  Canada,  3-6  June  1997,  Los  Alamoitos,  CA,  USA,  IEEE  Comput.  Soc,  US,  3  June  1997,  pages  660-661,  XP010239268,  ISBN:978-0-8186-7819-6に記載される。8×8ブロックを暗号化するため、６４よりも小さい２つの整数値が選択され、一方の値はDC成分用に、他方の値は、AC成分用である。次いで、たとえば６４ビットの鍵の長さをもつDES（たとえばScheier  Bによる“Applied  Cryptography,  Description  of  DES”Applied  Cryptography,  Second  Edition,  Protocols,  Algorithms  and  Source  Code  in  C,  John  Wiley  &  Sons,  Inc,  New  York,  1  January  1996,  pages  270-277,  XP002237575,  ISBN:  978-471-11709-4に記載される）を使用して個々のブロックが暗号化される。US2001/0033656に記載される手法のような他の適切なブロック暗号化手法が使用される場合もある。このプロセスは、多数のAC及び／又はDC成分が暗号化されるまで繰り返される。言い換えれば、全ての成分が暗号化されないが、それぞれの成分は十分に暗号化される。
【０００９】
本発明は、JPEG2000に特に適するものであるが、これは本発明の制限するものではない実施の形態として使用されるべきであり、この規格の関連する部分への簡単な導入が以下に与えられる。
【００１０】
JPEG2000コードストリームは、パケットに編成され、コードストリームパケットは、“Resolution”、“Layer”、“Component”及び“Precinct”と呼ばれるエンティティの具体的な組み合わせからデータを転送するエレメンタリユニットである。Rのresolution、Lのレイヤ、Pのprecincts及びCのcomponentによる圧縮画像は、R×L×C×Pパケットとなる。
【００１１】
JPEG2000は、埋め込まれたビットストリームを使用する。コードストリームは、前に符号化されたパケットに悪影響を及ぼすことなしにパケットの所与の終端で切り捨てることができる。
【００１２】
図３は、メインコードストリーム構造を例示し、以下を有する。  
メインヘッダ３１０は、コードストリームの開始（SOC=0xFF4F）マーカセグメント３１２及びメイン（Main）ヘッダのマーカセグメント３１４を有する。SOCマーカは、コードストリームの開始を示し、最初のマーカとして必要とされる。メインヘッダのマーカセグメントは、たとえば圧縮順序、主要な符号化スタイル、コンポーネントの符号化スタイル及びタイトルスタイルのような多数のユーザ定義された圧縮パラメータを示す。  
１以上のタイル部分のヘッダ３２０ａ，３２０ｂは、それぞれ、タイル部分のマーカの開始（SOT=0xFF90）３２２、タイル部分の情報３２４ａ，３２４ｂ及びデータマーカの開始（SOD=0xFF93）３２６を有する。理解されるように、SOT３２２及びSOD３２６は標準値を有する一方、タイル部分の情報３２４ａ，３２４ｂは、タイルに関する情報を有する。たとえば、タイル部分の情報３２４ａは、タイル０に属することを示す一方で、タイル部分の情報３２４ｂは、タイル１に属することを示す。少なくとも１つのタイル部分のヘッダ３２０ａ，３２０ｂは、それぞれのタイル部分の開始で必要とされ、タイル部分のヘッダ３２０ａ，３２０ｂを有し、通常、後続するビットストリーム３３０ａ，３３０ｂを有し、この場合、ＳＯＤマーカは、圧縮データを含むビットストリーム（Bit  stream）３３０ａ，３３０ｂの開始を示す。  
コードストリームの終了３４０について、このマーカ（EOC=0xFFD9）は、コードストリームの終了を示す。
【００１３】
図示されるように、ビットストリームは、パケットヘッダ及びパケットを形成するパケットデータから主に構成される。図４は、パケットヘッダ４２０及びパケットデータ４４０を有する例示的なJPEG2000パケットを示す。パケットヘッダは、ユーザ定義されたオプションに依存してビットストリーム又はメインヘッダで使用される。図４は、ビットストリーム内の係るヘッダの使用を示す。パケットヘッダの開始４１０（SOP=0ｘFF91）及びパケットヘッダの終了４３０（EPH=0xFF92）は、パケットヘッダ４２０の開始及び終了をそれぞれ示す。
【００１４】
パケットデータについて、レンジ［0xFF90；0xFFFF］において１つである幾つかのコードワードは、JPEG2000で確保される。係る確保されたコードワードは、ストリームのメインのビルディングブロックを区切るマーカとして使用される。たとえば、SOT（0xFF90）、SOD(0xFF93)及びEOC(0xFFD9)は、係る確保されたコードワードである。コードストリームを暗号化するとき、「正常の（すなわち、確保されていない）」コードワードは、その値が確保される暗号化されたコードワードが得られないことを保証することが重要である。パケットデータは、エントロピー符号化され、この特性により、後に記載される暗号に関してセキュアな選択的な暗号化に非常に適したものとなる。
【００１５】
パケットヘッダ４２０は、パケットデータを正しく分析及び復号化するデコーダにより必要とされる情報を有する。
【００１６】
ゼロレングスパケット：現在のパケットが空であるか否かを示す。  
コードブロックの包含では、それぞれの区域（precinct）について、含まれるコードブロックの包含情報を符号化するためにタグツリーが使用される。  
ゼロビットプレーン情報：それぞれの区域について、タグツリーは、最初の非ゼロのビットプレーンを符号化する。  
符号化パスの数：それぞれのコードブロックについて含まれる符号化パスの数を符号化するためにハフマンスタイルのコードワードが使用される。  
それぞれのコードブロックからの圧縮データの長さ。
【００１７】
“Techniques  for  a  Selective  Encryption  of  Uncompressed  and  Compressed  Images”,  Proceedings  of  Advanced  Concepts  for  Intelligent  Vision  Systems  (ACIVS)  2002,  Ghent,  Belgium,  September  9-11,  2002において、M.  Van  Droogenbroeck及びR.Benedettは、選択的な暗号化をハフマンコーダに適用することを提案している。確かに、JPEGハフマンコーダは、エントロピーに近づくために、コードワード／シンボルによりゼロのランを終了させる。非ゼロの係数の大きさ及び符号を十分に指定するため、これらのコードワードに添付のビットが追加され、これら添付のビットのみがDES又はIDEAを使用して暗号化される。
【００１８】
“Selective  Encryption  of  Wavelet-Packet  Encoded  Image  Data”,  ACM  Multimedia  Systems  Journal,  Special  Issue  on  Multimedia  Security  in  2003において、A.  Pommer及びA.  UhIは、ある画像のウェーブレットパケット符号化のヘッダ情報のAES暗号化に基づくアルゴリズムを提案する。
【００１９】
“Compliant  Encryption  of  JPEG2000  Codestream”,  IEEE  International  Conference  on  Image  Processing  (ICIP  2004),  Singapole,  October  2004,  Y.  Wu及びR.H.Dengは、パケットに対するコードブロックの寄与（CCPs：Codeblock  Contribution  to  Packets）を反復的に暗号化するJPEG2000に準拠した暗号化アルゴリズムを提案する。暗号化プロセスは、ストリーム暗号又はブロック暗号、好ましくは算術モジュールの加算によりストリーム暗号を使用して（パケットデータにおける）CCPに作用する。キーストリームは、Rivest  Cipher4  (RCA4)を使用して発生される。それぞれのCCPは、禁止されたコードワード（レンジ［0xFF90，0xFFFF］におけるコードワード）を有さなくなるまで、反復的に暗号化される。
【００２０】
“Selective  Encryption  of  the  JPEG2000  Bitstream”,  in  A.  Lioy  and  D.  Mazzocchi,  editors,  Communications  and  Multimedia  Security.  Procedings  of  the  IFIP  TC6/TC11  Sixth  Joint  Working  Conference  on  Communications  and  Multimedia  Security,  CMS  ’03,  volume  2828  of  Lecture  Notes  on  Computer  Science,  pages  194-204,  Turin,  Italy,  Oct.  2003において、Springer-Verlag、  R.  Norcen及びA.  UhIは、JPEG2000が埋め込まれたビットストリームであること、及びプログレッションオーダのJPEG2000圧縮画像において、ビットストリームの開始で送出される。これに基づいて、提案されるスキームは、選択されたパケットデータのAES暗号化にある。アルゴリズムは、（図４に例示されるような）２つの任意のマーカSOP及びEPHを使用して、パケットデータを識別する。次いで、このパケットデータは、パケットデータが可変長を有するとき、CFBモードでAESを使用して暗号化される。異なるプログレッションオーダ（resolution及びlayerプログレッションオーダ）により、（不可逆的に圧縮された又は可逆的に圧縮された）２種類の画像に関して実験が行われた。評価基準は、所与の量の暗号化データについて取得された視覚的な品質の低下である。不可逆的に圧縮された画像について、layerプログレッションは、良好な結果を与えることが分かった。可逆的に圧縮された画像について、resolutionプログレッションは、良好な結果を与える。
【００２１】
欧州特許出願EP08300093.5は、それぞれのパケットについて歪み率を使用し、降順でパケットを順序付けし、予め累積された歪みとなるまでパケットを暗号化する改善されたソリューションを与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかし、出願人は、パケットデータを暗号化する際に改善する更なる余地が存在すると考えている。
【００２３】
従って、暗号化されたコンテンツのセキュリティを受け入れ難いほどに低下させることなしに暗号化する更なる改善を可能にするソリューションが必要とされる。本発明は、係るソリューションを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
第一の態様では、本発明は、鍵の長さｋをもつ暗号化鍵Ｋを使用した、一様に分散されたシンボルからなる少なくとも１つのメッセージＭの暗号化の方法に向けられる。ｋビットは、ｋビットの長さをもつ少なくとも１つのメッセージのそれぞれについて暗号化され、メッセージＭの全体の長さの少なくともｋビットであって、メッセージＭの全体の長さ未満のビットは、ｋビットよりも長い少なくとも１つのメッセージＭのそれぞれについて暗号化される。
【００２５】
第一の好適な実施の形態では、ｋビットよりも短い少なくとも１つのメッセージは、少なくともｋビット長の長くされたメッセージを取得するために長くされる。長くされたメッセージがｋビット長である場合に、長くされたメッセージのｋビットが暗号化され、長くされたメッセージがｋビットよりも長い場合に、長くされたメッセージの全体の長さの少なくともｋビットであって、長くされたメッセージの全体の長さ未満のビットは暗号化される。少なくとも１つの更なるメッセージの埋め込み又は該メッセージとの連結により、少なくとも１つのメッセージＭが長くされることは有利である。
【００２６】
第二の好適な実施の形態では、ｋビットよりも長いメッセージの正確なｋビットは暗号化される。一様に分散されたシンボルは、原因を表すことが有利である。  
第三の好適な実施の形態では、少なくとも１つのメッセージＭは、JPEG2000で符号化される。
【００２７】
第二の態様では、本発明は、鍵の長さｋをもつ暗号化鍵Ｋを使用した、一様に分散されたシンボルの少なくとも１つのメッセージＭを暗号化する装置に向けられる。本装置は、ｋビットの長さをもつ少なくとも１つのメッセージＭのそれぞれのｋビットを暗号化し、ｋビットよりも長い少なくとも１つのメッセージＭのそれぞれのメッセージＭの全体の長さの少なくともｋビットであって、メッセージＭの全体の長さ未満のビットを暗号化するプロセッサを有する。
【００２８】
第三の態様では、鍵の長さｋをもつ復号鍵Ｋを使用した、少なくとも１つの暗号化されたメッセージ［Ｍ］を復号する方法に向けられる。復号装置は、ｋビットの長さをもつ少なくとも１つの暗号化メッセージ［Ｍ］のそれぞれのｋビットを復号し、ｋビットよりも長い少なくとも１つのメッセージＭのそれぞれのメッセージＭの全体の長さの少なくともｋビットであって、メッセージＭの全体の長さ未満のビットを復号する。
【００２９】
第四の態様では、本発明は、鍵の長さｋをもつ暗号化鍵Ｋを使用した、少なくとも１つの暗号化されたメッセージ［Ｍ］を復号する装置に向けられる。本装置は、ｋビットの長さをもつ少なくとも１つのメッセージＭのそれぞれのｋビットを復号し、ｋビットよりも長い少なくとも１つのメッセージＭのそれぞれのメッセージＭの全体の長さの少なくともｋビットであって、メッセージＭの全体の長さ未満のビットを復号するプロセッサを有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明の好適な特徴は、添付図面を参照して、限定するものではない例を通して以下に記載される。
【図１】コンテンツへのアクセス制御の従来技術によるアプローチを例示する図である。
【図２】従来技術に係る選択的な暗号化を例示する図である。
【図３】従来技術のJPEG2000のメインコードストリーム構造を例示する図である。
【図４】例示的な従来技術のJPEG2000パケットを例示する図である。
【図５】従来技術に係る画像の符号化から生じるJPEG2000パケットを例示する図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る考えを使用して暗号化されたメッセージＭを概念的に示す図である。
【図７】本発明の好適な実施の形態に係る選択的な暗号化の暗号化装置を例示する図である。
【図８】本発明の好適な実施の形態に係る選択的な暗号化の方法を例示する図である。
【図９】本発明の好適な実施の形態に係る復号装置を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、驚くほどの成果を得るため、JPEG2000規格に準じた符号化の本質的な特性を開始ポイントとして使用する。JPEG2000では、パケットのコードブロックの寄与（CCP:  Codeblock  Contribution  to  Packet）は、因果的である。確かに、コードブロックは、文脈に基づいたCABAC（Context-Adaptive  Binary  Arithmetic  Coding）コーダにより符号化される。言い換えれば、データの開始へのアクセスなしに、CCPを正しく復号することは不可能であり、これは、暗号化のセキュリティを保証するために全体のパケット未満の部分を暗号化することを可能にする
【００３２】
図５は、従来技術に従う符号化された画像に対応する多数のJPEG2000符号化パケットを例示する図である。パケットは、所定の品質レイヤ（Layer:  L）に対応するパケットが同じ行にあるように配置される。
【００３３】
図６は、ｎバイトをもつメッセージＭを例示し、ｎバイトのうちのｎeバイトが暗号化される。Ｍは、たとえばJPEG2000の場合に因果的である、一様に分散されたシンボルから構成される。なお、メッセージＭは、ペイロードとして見なされる場合があり、すなわち、メッセージはヘッダを含まないが、全体のメッセージＭは、受信機のために使用される。メッセージＭから暗号化すべきデータ量、すなわちｎeを決定するため、暗号化率ＥＲで暗号化される（CCPを表す）メッセージＭを考える。
【００３４】
【数１】
0005615273.tif 000002
この場合、|Ｍ|は、Ｍのビット数である。
【００３５】
暗号化によるセキュリティを保証する最小の暗号化率を発見するため、暗号化されたメッセージの予測が不可能であることを測定する基準が利用される。
【００３６】
主要な考えは、アタッカーが言語シンボルの確率分布の完全な知識を有する場合に、最適な総当り攻撃を考慮することである。Ｘを言語においてその値を取る離散的なランダムな変数とする。
【００３７】
【数２】
0005615273.tif 000003
アタッカーは、それらの確率の降順において全ての可能性のある値を試みることで、Ｘの値を推測しようとする。
【００３８】
【数３】
0005615273.tif 000004
これにより、以下の当て推量を得る。
【００３９】
【数４】
0005615273.tif 000005
ここで、Ｗ(Ｘ)は、正しいメッセージＸを発見する前に、アタッカーが試みる必要がある期待される推量の数である。
【００４０】
なお、一様に分散されたデータを出力する算術符号化を使用してコードブロックの寄与は符号化される。
【００４１】
【数５】
0005615273.tif 000006
この場合、Σは、コードブロックの寄与のアルファベットである。これにより、以下の当て推量が得られる。
【００４２】
【数６】
0005615273.tif 000007
他方で、アタッカーが鍵の推測を使用する場合、ｋビットの鍵について、正しい鍵が与えられたことを発見するために推測（又は試行）されなければならない鍵の期待される数Ｗ(Ｋ)は、以下により与えられる。
【００４３】
【数７】
0005615273.tif 000008
２つの後者の式から、メッセージ空間に関する総当り攻撃は、以下のように表現される場合があるＷ(Ｘ)≧Ｗ(Ｋ)である場合に、鍵の推測よりも難しいと判断される。
【００４４】
【数８】
0005615273.tif 000009
ここで、暗号化された部分のサイズは、以下により決定される下側の境界を有する。
【００４５】
【数９】
0005615273.tif 000010
JPEG2000の選択的な暗号化アルゴリズムの典型的な値の例示的な実施の形態では、良好に研究された暗号化アルゴリズムAES-128，k=128、及び|Σ|=256を有する。
【００４６】
これにより、以下を得る。
【００４７】
【数１０】
0005615273.tif 000011
要するに、これらのパラメータが与えられると、暗号化される部分は暗号化鍵と少なくとも同じ長さであることが推薦され（128ビット=16バイト）、さもなければ、暗号化アルゴリズムは迂回することができ、プレインテキスト空間に関する総当り攻撃は、アタッカーにとって容易になる。したがって、暗号化されるビット数がｋと|Ｍ|−１の間にある場合に暗号化によるセキュリティを保持しつつ、暗号化効率は増加される。
【００４８】
一般的なJPEG2000の場合、Packeに属し、ｐ個のコードブロック｛ｍ1，ｍ2，．．．，ｍp｝からの寄与を含むパケットデータを考え、本発明によれば、暗号化によるセキュリティを保証するため、それぞれのコードブロックの寄与からの少なくともk/(log2|Σ|)バイトが暗号化されるべきである。当業者であれば、この結果は、他の適切な符号化方法から得られたデータに対して一般化することができることを理解されたい。
【００４９】
しかし、暗号化を最適化するため、正確にこのバイト数が暗号化されることが好ましい。このため、符号化プロセスの間、それぞれのコードブロックの寄与の長さを与えるPackeにおけるそれぞれのパケットについてメタデータが生成される。コードブロックの寄与がk/(log2|Σ|)よりも小さい場合、全体のコードブロックの寄与が暗号化される。このアプローチにより、暗号化によるセキュリティを保証する目標となる適用の要件について最も低い暗号化率を達成することができる。
【００５０】
例示的なJPEG2000の実施の形態では、（AES-128が使用されたとき）１２８ビットを暗号化することが十分である。  
Ｌeにおける最重要レイヤのみが暗号化のために選択される場合、最小の暗号化率が達成される。暗号法によるセキュアな暗号化について、同じ視覚的な歪みが達成される。
【００５１】
図７は、本発明の好適な実施の形態に係る選択的な暗号化のための暗号化装置を例示する。暗号化装置７１０は、少なくとも１つのプロセッサ（以下「プロセッサ」）７２０、暗号化すべき少なくとも１つのメッセージＭを受信する入力７３０及び暗号化されたメッセージ［Ｍ］を出力する出力７４０を有する。
【００５２】
図８を更に参照して、ステップ８１０で、プロセッサ７２０は、暗号化すべきメッセージＭを受信する。ステップ８２０で、プロセッサは、メッセージの長さ|Ｍ|が暗号化鍵Ｋの長さｋよりも長いか又は暗号化鍵Ｋの長さｋに等しいかを判定する。上記の場合、ステップ８３０で、プロセッサ７２０は、暗号化鍵Ｋを使用してメッセージＭのうちのｋビット、好ましくは最初のｋビットを暗号化する。他方で、メッセージの長さ|Ｍ|が暗号化鍵の長さｋよりも短い場合、ステップ８４０で、プロセッサ７２０は、メッセージＭを更なるメッセージと連結して、少なくともｋビットの長さであるメッセージを取得し、次いで暗号化鍵Ｋを使用して、連結されたメッセージのｋビットを暗号化する。なお、連結は暗号化の目的のためであって、すなわち、暗号化された連結されたメッセージは、それぞれの暗号化されたメッセージに分離される。なお、埋め込まれたメッセージＭがｋビットを含むように余りに短いメッセージＭを埋め込むことも可能である。この場合、受信機が埋め込みを除くことができるために、埋め込みに関する情報を付加することが必要である。
【００５３】
JPEG2000では、必要な場合は何時でも、最も近い基本的な品質レイヤ（L）からの同じResolution(R)、Component(C)及びPrecinct(P)を有するメッセージとメッセージＭを連結することが有利である。言い換えれば、RiCiLiに対応するメッセージは、連結の長さが要求される長さを有するまで、（L0を最重要レイヤであるとして）RiCiLi+1に対応するメッセージと連結される等である。
【００５４】
大部分の場合、メッセージＭは、パケットのペイロード部分であることを理解されたい。勿論、メッセージＭは、パケットのペイロードの一部であることも可能である。これらの場合、ヘッダ部分は暗号化されない。
【００５５】
図９は、本発明の好適な実施の形態に係る復号装置を例示する。復号装置９１０は、少なくとも１つのプロセッサ（以下「プロセッサ」）９２０、復号すべき少なくとも１つのメッセージ［Ｍ］を受信する入力９３０、復号されたメッセージＭを出力する出力９４０を有する。
【００５６】
図で例示されないが、復号方法は、図８で例示される暗号化方法を正確に映し出している。プロセッサ９２０は、復号すべきメッセージ［Ｍ］を受信する。プロセッサ９２０は、メッセージの長さ|Ｍ|が復号鍵Ｋの長さｋよりも長いか又は該長さＫに等しいかを判定する。上記の場合には、プロセッサ９２０は、ｋビットを復号する。復号鍵Ｋを使用してメッセージ［Ｍ］の、暗号化装置により暗号化された、ｋビットを復号する。その一方で、メッセージの長さ|Ｍ|が暗号化鍵の長さｋよりも短い場合、プロセッサ９２０は、暗号化されたメッセージ|Ｍ|を連結して、少なくとも暗号化鍵と同じ長さである連結されたメッセージを取得し、復号鍵Ｋを使用して連結されたメッセージのうちのｋビットを復号する。暗号化の間の埋め込みが使用されている場合、ｋビットよりも短いメッセージはなく、したがって、それぞれのメッセージは、復号鍵Ｋを使用して復号され、埋め込みは、必要に応じて（おそらく、送信機により供給される情報を使用して）除去される。
【００５７】
メッセージＭがパケットのペイロードの少なくとも１部であることが有利であり、復号装置について連結されたメッセージを分離することが容易となる。
【００５８】
理解されるように、好適な実施の形態では、鍵Ｋは対称鍵であり、すなわち暗号化鍵及び復号鍵は同じである。しかし、たとえば楕円曲線に基づいて非対称な暗号化手法を使用することも可能である。この場合、暗号化すべきメッセージのビット数を決定するのは、復号鍵の長さである。
【００５９】
明細書及び（必要に応じて）請求項並びに図面で開示されるそれぞれの特徴は、個別に提供されるか又は任意の適切な組み合わせで提供される場合がある。ハードウェアで実現されるように記載された特徴は、ソフトウェアで実現される場合があり、逆に、ソフトウェアで実現されるように記載された特徴は、ハードウェアで実現される場合がある。コネクションは、必要に応じて、無線接続又は有線接続として実現される場合があり、必ずしも直接接続又は専用接続として実現される必要はない。
【００６０】
本発明は好適な実施の形態であるJPEG2000に限定されないが、類似の圧縮された画像の階層化されたアーキテクチャを有する他のシステムでも同様に使用される場合がある。特許請求の範囲で現れる参照符号は、例示によるものであり、特許請求の範囲への限定的な影響を有するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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